CN102926859A

CN102926859A - 双涡轮同轴相连装置

Info

Publication number: CN102926859A
Application number: CN2012103888082A
Authority: CN
Inventors: 郭凯峰; 张保华; 林昌建; 李子枫; 陶建峰; 刘成良
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-02-13

Abstract

一种内燃机技术领域的双涡轮同轴相连装置，包括：压气机、进气管、发动机、排气管、涡轮、容积腔、连接管、移动体、弹簧和贯穿管，移动体安装在容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管与第二贯穿管均贯穿移动体的上下两壁面，移动体的右壁面通过弹簧与容积腔右壁面相连接。当发动机处于高速工况时，移动体向右移动，第一压气机、第二压气机、第一涡轮、第二涡轮同时工作，发动机泵气损失较小，发动机整机性能较优；当发动机处于低速工况时，移动体向左移动，仅有第一压气机与第一涡轮工作，脉冲能量充分利用，发动机进气压力较高，发动机整机性能较优。本发明设计合理，结构简单，适用于带有双涡轮和双压气机的涡轮增压系统。

Description

双涡轮同轴相连装置

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机领域的涡轮增压系统，特别是一种双涡轮同轴相连装置。

背景技术

随着社会的发展和环保要求的提高，发动机增压技术的应用越来越广泛，中大功率的发动机大都采用涡轮增压技术，以提高功率和降低燃油消耗率。涡轮增压系统的两种基本型式为定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统，各缸共用一根容积较大的排气管，排气管系结构比较简单，涡轮当量流通面积较大，排气管内压力基本上保持恒定，压力大小仅与发动机的负荷和转速有关，不同缸数柴油机的增压系统可以进行统一设计。定压增压系统在高速工况时，泵气损失较小，涡轮效率较高，性能较优；但是在低速工况时，不能充分利用排气脉冲能量。脉冲增压系统，依据各缸发火顺序，将排气不发生干扰的两个气缸或三个气缸和同一根排气管相连接，排气管系管径较小，涡轮当量流通面积也较小，排气脉冲能量可以充分利用，低速工况和瞬态工况性能较好；但是在高速工况时，泵气损失较大。由此可见，如果一台发动机的涡轮当量流通面积可以随着工况的变换而变化，高速工况时使涡轮当量流通面积变大，低速工况时使涡轮当量流通面积变小，这是较为理想的。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利号ZL200820226936.6，专利名称：一种涡轮增压器的压气机并联增压装置，该专利技术提供了一种压气机壳体可变的装置，能较好地兼顾发动机的高低转速工况；但是其壳体的变化需要一套专门的控制机构，从而使增压系统结构变的比较复杂。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种双涡轮同轴相连装置，使增压系统可以自我调节，较好地兼顾发动机的高低转速工况，而且结构简单，不需要专门的控制机构。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：第一吸气管、第一压气机、第一出气管、第一涡轮、第二吸气管、第二压气机、第二出气管、第二涡轮、发动机进气管、发动机、发动机排气管、连接轴、容积腔、容积腔上壁面、容积腔下壁面、容积腔左壁面、容积腔右壁面、容积腔前壁面、容积腔后壁面、移动体、弹簧、第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管、第五连接管、第一贯穿管和第二贯穿管，第一压气机的进出气口分别与第一吸气管的出气口、发动机进气管的进气口相连接，第二压气机的进气口与第二吸气管的出气口相连接，第一涡轮的进出气口分别与发动机排气管的出气口、第一出气管的进气口相连接，第二涡轮出气口与第二出气管的进气口相连接，发动机的进出气口分别与发动机进气管的出气口、发动机排气管的进气口相连接，第一压气机、第二压气机、第二涡轮、第一涡轮通过连接轴同轴相连，容积腔的横截面为长方形，容积腔上壁面、容积腔下壁面、容积腔左壁面、容积腔右壁面、容积腔前壁面、容积腔后壁面固接为一体，第一连接管的两端分别与发动机进气管、容积腔上壁面相连通，第二连接管的两端分别与发动机排气管、容积腔上壁面相连通，第三连接管的两端分别与第二压气机的出气口、容积腔下壁面相连通，第四连接管的两端分别与第二涡轮的进气口、容积腔下壁面相连通，第五连接管的两端分别与发动机进气管、容积腔左壁面相连通，移动体安装在容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管、第二贯穿管均贯穿移动体的上下两壁面，移动体的右壁面通过弹簧与容积腔右壁面相连接。

进一步地，在本发明中第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管、第一贯穿管、第二贯穿管均为等截面直圆管且内径均相同，第一连接管的轴线与第三连接管的轴线重合，第二连接管的轴线与第四连接管的轴线重合，第一连接管的轴线、第二连接管的轴线、第一贯穿管的轴线、第二贯穿管的轴线均在同一平面上。

在本发明中，移动体可以在容积腔内左右移动。当发动机处于高速工况时，发动机进气管内压力较高，移动体左方的容积腔内压力也较高，移动体向右移动并压缩弹簧，从而使第一连接管与第三连接管相连通，第二连接管与第四连接管相连通，在整个增压系统中第一压气机、第二压气机、第一涡轮和第二涡轮均同时在工作，涡轮当量入口面积较大，发动机泵气损失较小，发动机整机性能较优；当发动机处于低速工况时，发动机进气管内压力较低，移动体左方的容积腔内压力也较低，在弹簧的弹性作用下，移动体向左移动，从而使第一连接管与第三连接管相隔断，第二连接管与第四连接管相隔断，在整个增压系统中仅有第一压气机和第一涡轮在工作，涡轮当量入口面积较小，脉冲能量可以充分利用，发动机进气压力较大，发动机整机性能较优。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明设计合理，结构简单，既能兼顾发动机的高低转速工况，又能使增压系统不需要专门控制机构。

附图说明

图1为本发明双涡轮同轴相连装置的结构示意图；

图2为图1中A-A剖面的结构示意图；

其中：1、第一吸气管，2、第一压气机，3、第一出气管，4、第一涡轮，5、第二吸气管，6、第二压气机，7、第二出气管，8、第二涡轮，9、发动机进气管，10、发动机，11、发动机排气管，12、连接轴，13、容积腔，14、容积腔上壁面，15、容积腔下壁面，16、容积腔左壁面，17、容积腔右壁面，18、容积腔前壁面，19、容积腔后壁面，20、移动体，21、弹簧，22、第一连接管，23、第二连接管，24、第三连接管，25、第四连接管，26、第五连接管，27、第一贯穿管，28、第二贯穿管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1和图2所示，本发明包括：第一吸气管1、第一压气机2、第一出气管3、第一涡轮4、第二吸气管5、第二压气机6、第二出气管7、第二涡轮8、发动机进气管9、发动机10、发动机排气管11、连接轴12、容积腔13、容积腔上壁面14、容积腔下壁面15、容积腔左壁面16、容积腔右壁面17、容积腔前壁面18、容积腔后壁面19、移动体20、弹簧21、第一连接管22、第二连接管23、第三连接管24、第四连接管25、第五连接管26、第一贯穿管27和第二贯穿管28，第一压气机2的进出气口分别与第一吸气管1的出气口、发动机进气管9的进气口相连接，第二压气机6的进气口与第二吸气管5的出气口相连接，第一涡轮4的进出气口分别与发动机排气管11的出气口、第一出气管3的进气口相连接，第二涡轮8出气口与第二出气管7的进气口相连接，发动机10的进出气口分别与发动机进气管9的出气口、发动机排气管11的进气口相连接，第一压气机2、第二压气机6、第二涡轮8、第一涡轮4通过连接轴12同轴相连，容积腔13的横截面为长方形，容积腔上壁面14、容积腔下壁面15、容积腔左壁面16、容积腔右壁面17、容积腔前壁面18、容积腔后壁面19固接为一体，第一连接管22的两端分别与发动机进气管9、容积腔上壁面14相连通，第二连接管23的两端分别与发动机排气管11、容积腔上壁面14相连通，第三连接管24的两端分别与第二压气机6的出气口、容积腔下壁面15相连通，第四连接管25的两端分别与第二涡轮8的进气口、容积腔下壁面15相连通，第五连接管26的两端分别与发动机进气管9、容积腔左壁面16相连通，移动体20安装在容积腔13内并与容积腔13的内壁面密封接触，第一贯穿管27、第二贯穿管28均贯穿移动体20的上下两壁面，移动体20的右壁面通过弹簧21与容积腔右壁面17相连接，第一连接管22、第二连接管23、第三连接管24、第四连接管25、第一贯穿管27、第二贯穿管28均为等截面直圆管且内径均相同，第一连接管22的轴线与第三连接管24的轴线重合，第二连接管23的轴线与第四连接管25的轴线重合，第一连接管22的轴线、第二连接管23的轴线、第一贯穿管27的轴线、第二贯穿管28的轴线均在同一平面上。

在本发明中，移动体20可以在容积腔13内左右移动。当发动机10处于高速工况时，发动机进气管9内压力较高，移动体20左方的容积腔13内压力也较高，移动体20向右移动并压缩弹簧21，从而使第一连接管22与第三连接管24相连通，第二连接管23与第四连接管25相连通，在整个增压系统中第一压气机2、第二压气机6、第一涡轮4和第二涡轮8均同时在工作，涡轮当量入口面积较大，发动机10的泵气损失较小，发动机10的整机性能较优；当发动机10处于低速工况时，发动机进气管9内压力较低，移动体20左方的容积腔13内压力也较低，在弹簧21的弹性作用下，移动体20向左移动，从而使第一连接管22与第三连接管24相隔断，第二连接管23与第四连接管25相隔断，在整个增压系统中仅有第一压气机2和第一涡轮4在工作，涡轮当量入口面积较小，脉冲能量可以充分利用，发动机10的进气压力较大，发动机10的整机性能较优。因此，本发明可以较好的兼顾发动机10的高低转速工况。

Claims

1.一种双涡轮同轴相连装置，包括:第一吸气管（1）、第一压气机（2）、第一出气管（3）、第一涡轮（4）、第二吸气管（5）、第二压气机（6）、第二出气管（7）、第二涡轮（8）、发动机进气管（9）、发动机（10）、发动机排气管（11）和连接轴（12），第一压气机（2）的进出气口分别与第一吸气管（1）的出气口、发动机进气管（9）的进气口相连接，第二压气机（6）的进气口与第二吸气管（5）的出气口相连接，第一涡轮（4）的进出气口分别与发动机排气管（11）的出气口、第一出气管（3）的进气口相连接，第二涡轮（8）出气口与第二出气管（7）的进气口相连接，发动机（10）的进出气口分别与发动机进气管（9）的出气口、发动机排气管（11）的进气口相连接，第一压气机（2）、第二压气机（6）、第二涡轮（8）、第一涡轮（4）通过连接轴（12）同轴相连，其特征在于还包括容积腔（13）、容积腔上壁面（14）、容积腔下壁面（15）、容积腔左壁面（16）、容积腔右壁面（17）、容积腔前壁面（18）、容积腔后壁面（19）、移动体（20）、弹簧（21）、第一连接管（22）、第二连接管（23）、第三连接管（24）、第四连接管（25）、第五连接管（26）、第一贯穿管（27）和第二贯穿管（28），容积腔（13）的横截面为长方形，容积腔上壁面（14）、容积腔下壁面（15）、容积腔左壁面（16）、容积腔右壁面（17）、容积腔前壁面（18）、容积腔后壁面（19）固接为一体，第一连接管（22）的两端分别与发动机进气管（9）、容积腔上壁面（14）相连通，第二连接管（23）的两端分别与发动机排气管（11）、容积腔上壁面（14）相连通，第三连接管（24）的两端分别与第二压气机（6）的出气口、容积腔下壁面（15）相连通，第四连接管（25）的两端分别与第二涡轮（8）的进气口、容积腔下壁面（15）相连通，第五连接管（26）的两端分别与发动机进气管（9）、容积腔左壁面（16）相连通，移动体（20）安装在容积腔（13）内并与容积腔（13）的内壁面密封接触，第一贯穿管（27）、第二贯穿管（28）均贯穿移动体（20）的上下两壁面，移动体（20）的右壁面通过弹簧（21）与容积腔右壁面（17）相连接。

2.根据权利要求1所述的双涡轮同轴相连装置，其特征是所述第一连接管（22）、第二连接管（23）、第三连接管（24）、第四连接管（25）、第一贯穿管（27）、第二贯穿管（28）均为等截面直圆管且内径均相同，第一连接管（22）的轴线与第三连接管（24）的轴线重合，第二连接管（23）的轴线与第四连接管（25）的轴线重合，第一连接管（22）的轴线、第二连接管（23）的轴线、第一贯穿管（27）的轴线、第二贯穿管（28）的轴线均在同一平面上。